半导体在汽车系统管理中扮演日益重要的角色

2007-11-23 09:04:50来源: 半导体器件应用

汽车智能化水平的不断提高和以“安全、环保和节能”为诉求的新型汽车正在推动汽车半导体市场进入黄金时代。根据研究机构Strategy Analytics的数据显示,2006年车用半导体市场产值为180.19亿美元,2013年将达290亿美元。本文综合了各大汽车半导体厂商的市场举措和对应用市场的不同观点,协助读者掌握日益升温的汽车半导体市场发展趋势。

目前在车用电子市场中,车厂、车用电子一线厂、IC设计厂,在上游部份环环相扣,各自以既有的优势做紧密的合作,其中车厂负责的部分在于整体汽车设计的创新、车内系统的规格制定及市场分析;车用电子一线厂则需负责安全设计、汽车内部的机电整合,及汽车内部各电子产品间的互动设计;IC设计厂则负责车用电子系统整合、整体汽车网络规划、技术创新,及最重要的品管。

目前全球的汽车产业正在往汽车电子化,以及持续增加复杂的控制功能前进。根据目前预测,2005~2010年,全球汽车的销售量年复合成长率为3.6%,但是相同的期间,车用半导体产业的营收却呈现8.2%的年复合成长率。

目前,全球汽车产业制造商持续且密集的在研发符合世界潮流的汽车,其中最重要的包含安全、环保与节省能源的部份。代表先进与智能的汽车目前已有许多榜样,以2006款Lexus LS460为例,其汽车动态综合管理系统利用来自各种传感器的数据来预测打滑。它利用这些数据、数据和驾驶的判断来帮助驾驶恢复对汽车的控制。

通过启动电子控制剎车、电子助力转向、剎车防抱死、汽车稳定性控制、剎车辅助、电子剎车力量分配和引擎扭矩等功能来恢复对汽车的控制。如果这些还不够,其天气控制系统可以感应周围的温度,以及汽车乘客的身体散热情况来进行自我调节。可见,建构在半导体基础上的电子技术在汽车系统管理中所扮演的角色是何等重要。

近几年,中国汽车产业发展迅猛,特别是轿车产业,中国巨大的市场潜力吸引了全球众多知名汽车厂商的目光,这些企业纷纷来华投资,凭借这些跨国企业提供了技术、硬件,以及产能上的保障,中国在短短几年时间内成为全球知名的汽车生产国。快速发展的汽车产业为汽车电子产品提供了广阔的应用市场,中国汽车电子市场随着中国汽车产业一起进入快速发展时期。在2002和2003年两年,中国轿车产量急剧增长,中国汽车电子市场也随之进入超高速发展时期,从2004年开始,中国汽车产业进入稳步发展时期,中国汽车电子市场也放缓了前进的步伐,整个市场进入一个稳定且快速的增长阶段,2005年,中国汽车电子市场整体规模达到了624.3亿元,这一销售额与2004年的同比增长高达36.3%。

预计在未来几年内,中国汽车电子产品市场的发展趋势将保持下去,该市场将在汽车产业发展的保障下稳步发展,各类汽车电子产品在汽车中的普及率将持续提高,汽车产品的升级也将持续,中国汽车电子产品市场依然值得期待。预计到2010年,中国汽车电子产品市场规模将达到近2000亿元。

可以说,中国汽车电子市场在保持快速发展的同时,仍然蕴藏巨大潜力,汽车电子这一巨大潜力市场也为汽车电子厂商和半导体厂商提供了机会。对中国这个在电子产品加工制造方面颇具优势的国家来说,汽车电子产业将成为中国电子产业的重要增长点之一,而中国也将成为全球主要汽车电子产品生产国之一。

富士通微电子在汽车电子领域的投入可谓是不遗余力,特别是在车载信息娱乐系统控制芯片的开发和研究方面,富士通微电子一直是业内的翘楚。如图像控制器(GDC)就是富士通在该领域的一大强项,在全球已占据了领先的市场份额。富士通的GDC可以充分满足目前汽车娱乐信息系统由简单的车载音响向丰富多彩的多媒体影响娱乐转变的需求。

安森美半导体汽车和电源管理产品部高级副总裁兼总经理Andy Williams表示,由于电子装置在汽车中的日益普及,降低每个电源模块的静态电流,从总体上最大程度地减少电池泄水已经变得越来越重要了。安森美半导体致力于开发及提供多用途、高性能的解决方案,如NCV8664,以帮助设计人员解决经常遇到的电源系统难题。在未来几个季度中,安森美半导体计划进一步扩充低静态电流稳压器系列,增添产品。

飞思卡尔半导体汽车及标准产品部亚太区营销总监关永祺:汽车及标准产品部(TSPG)是飞思卡尔的核心业务部门,2005年创造了26亿美元收入,芯片年出货量超过10亿片。TSPG面向市场总值达210亿美元的嵌入式控制领域,主要产品包括传感器、处理器和模拟芯片。TSPG是嵌入式控制领域的领导者之一,目前,TSPG在汽车IC市场排名第一,在微控制器市场排名第二,在传感器市场排名第三,在模拟芯片市场排名第八。

作为MCU技术的领导者,飞思卡尔推出业界第一个8/32位兼容架构,Controller Continuum受到了用户的欢迎,自2005年下半年开始,飞思卡尔举办的一系列Webcast非常成功,因此决定作一个有奖培训活动。这一活动旨在为嵌入式产品开发及电子工程人员在更广泛的领域里提供经济高效的MCU解决方案,让他们亲身体验及了解Controller Continuum的卓越性能;通过在线培训及测试,鼓励他们在日常的设计应用中,不断发挥创意,创造出更加智能、新颖、实用的产品。

飞思卡尔的策略是通过外围设备集成、存储器容量、支持工具和软件,实现产品差异化,并将重点放在降低整个系统的物料成本(BOM),以及“完整产品”的提供上。

英飞凌科技(中国)有限公司汽车电子高级市场经理刘鲁伟表示,回想一下20年前的老式汽车,当时几乎所有的机械和液压系统都利用激励器驱动。而现在,随着大量电子部件和系统进入汽车,许多传统的机械系统正被取而代之。有些高档汽车具有多达70个电子控制单元(ECU),以及多达60个传感器和六个以上的安全气囊,这意味着今天的汽车更复杂、更安全和更易被操控,其智能水平仍在不断提高。平均而言,如今一辆汽车的计算能力几乎相当于阿波罗13号宇宙飞船的计算能力。系统和车辆设计的复杂程度在不断增加。半导体过去是、现在仍然是汽车电子创新的基础,而且潜力巨大,特别是在安全和舒适性应用方面。

多年来,英飞凌一直和中国汽车行业有着割舍不断的联系。中国的汽车行业将迅速和国际接轨,当今世界汽车行业非常重视的质量问题,也是未来中国汽车行业必须高度重视的问题。另外,如何以具有吸引力的价格提供具有最高质量水平的创新技术也是整个产业值得思考的问题。通过规模经济对现有系统进行成本优化或实现节约仅在某些方面可行,单*供应商对技术创新进行融资是不能长期维持的。我认为未来的成本优化应该是汽车价值链中所有相关方进行紧密合作。今后几年内LIN和CAN仍将是中低数据速率应用的标准总线系统,但是明显具备更高数据速率的FlexRay总线系统能够为安全相关应用和动力传动系统应用带来大量的好处。英飞凌正在开发面向这些应用的集成化解决方案,并且预计在不远的将来可以实现更高的数据速率。

英飞凌科技汽车、工业及多元化电子市场事业部汽车动力业务部副总裁及总经理Clause Geisler表示,英飞凌科技是全球IGBT晶圆的第一供应商,这是公司耕耘大功率汽车功率半导体市场的优势。环保和节能已经成为目前全球汽车厂商的主要挑战。混合动力汽车是个不错的主意,而其中的关键部件就是大功率的IGBT。借尽地利优势,英飞凌科技已经同众多世界知名的欧洲整车厂商(奔驰、宝马、沃尔沃、大众)成功合作了长达25年。通过与这些先进厂商合作,英飞凌能够很早的得知客户对下一代汽车电子产品的要求,并在第一时间内开发出符合要求的产品。

NEC应用工程师孟骏表示,NEC在中国市场拥有一系列的产品应用,例如仪表盘、汽车音响、车身控制系统等。目前我们的仪表盘MCU在中国市场占有30%~40%的份额,大部分的仪表盘供应商选用我们的产品,其中既有中国本土的汽车零部件厂商,也有全球性的巨头。许多全球性的汽车电子零部件公司也选用我们的MCU或者CD LSI产品来开发汽车音响。

NEC电子执行副总裁J.J. Yamaguchi表示,以每年大约10%的速度增长,我们汽车MCU的销售额在2011年将达到约12亿美元,获得约20%的市场份额。为了达成上述目标,我们采取了一系列整合设计和制造资源,提升产能的举措。其中将两条生产线中的一条MCU生产线由日本移至美国,并加强了在欧洲和美国设计中心的力量,以拓展日本以外的欧美市场。如果我们有两个MCU生产基地,有了这两个基地,我们在2011年以前就将拥有足够的产能。

ST大中国区汽车产品部高级经理刘建宏表示,在2005年汽车半导体全球市场的份额为9%,在中国市场的份额为10%。未来五年全球市场规模将增长一倍,中国等地区市场的增长速度会更快。动力总成应用在未来几年仍将在电子控制单元(ECU)中占最大比例。但我们同时预期车身应用、安全与娱乐等方面也将有合理的增长。乘客安全与汽车的环境影响带来许多挑战和难题,这方面正在涌现出许多解决方案。

汽车电子的发展趋势是向数字化处理的方向前进。在各种技术中,可以把不同的工艺如Bipolar、CMOS和Power集成在同一个硅片上面的组合比单一工艺技术具有明显的优势。

Microchip汽车产品部门的市场总监Willie Fitzgerald表示,向汽车模块嵌入设计师提供范围广泛的嵌入式解决方案。从具有集成模拟与数字外设的高性能MCU到低功耗模拟IC解决方案。我们的创新性技术和移植策略为我们的汽车客户提供最具成本效益的解决方案,特别是在舒适/方便模块、倒车辅助、仪表板和其他司机信息模块等领域。 Microchip为市场提供的关键产品包括8位和16位MCU、16位DSC、标准模拟器件和串行EEPROM。面向整体汽车半导体市场的关键应用是引擎管理、仪表板、车门模块、舒适/方便模块和倒库辅助模块。其丰富的8位和16位MCU架构产品具有很强的兼容性,如核心外设、管脚、软件和开发工具等,支持无逢移植开发环境,可降低风险。

Atmel汽车市场经理Klaus Schweizer表示,Atmel也在积极参与中国汽车电子市场,向中国市场大量销售用于车身电子的芯片,用于转向灯、定时器、雨刮器控制、仪表板照明调光器和车灯故障检测等基本功能模块。目前,我们在中国市场销售的主要产品是基于转移我们在欧洲进行开发的成果,以供应在中国的汽车厂家。第二部分来源于汽车门禁和TMPS系统的配件市场,如RF接收器和发射器。最近我们正在与许多为中国市场开发产品的中国厂商打交道。现在已签订了第一份成功的设计订单。我们预计,中国汽车市场的快速增长将带动更多的本地研发活动,而这些活动将得到他们的大力支持。

Atmel高级汽车射频市场经理Marcel Hennrich表示,2007年,Atmel推出了新款LIN系列通讯IC,主要用于车身电子应用。该系列产品包括单机式收发器和LIN SBC(系统基础芯片),具有较高的集成度。在年底以前,该公司还将推出新的LIN MCM系列,把获得成功的Atmel AVR家族中的专用汽车8位MCU集成到一个封装之中,以提供最高的集成度。这将使得客户能够设计出非常小的和具有成本效益的解决方案。

NXP半导体公司业务发展经理Toni Versluijs表示,在广受关注的汽车总线标准方面,随着制造商的生产效率、政府安全法规和各种舒适便利应用日趋增多,对电子控制架构和汽车网络协议性能提出了更高的要求,这些发展趋势正在推动FlexRay技术的发展和应用,虽然其最早的设想是实现汽车线控(X-by-wire)。FlexRay总线实现的初期功能是迈向全自动驾驶的第一步。简单地说,将来的汽车将需要更高带宽的总线,及确保迅速响应紧急任务的确定性协议。FlexRay的10Mbps带宽、内置容错功能和确定性正是针对这些需求而设计的。FlexRay还能够兼容多种网络拓扑,并具有可扩展性来应对新的工程挑战。

未来业界已采用了十几年的CAN和LIN总线仍能继续获得采用,事实上,采用FlexRay未必会对LIN应用(如雨刷和电控车窗)产生太大的影响。因为这些都仅限于局部控制,无需与汽车其余部件进行大量通信,而且只需要很低的数据带宽。同时,CAN也注定会在将来的汽车控制架构中扮演重要的角色。虽然CAN无法满足现代汽车对总带宽的要求,但其灵活的工程设计至少会暂时提供符合实际的解决方案。

瑞萨科技(中国)汽车电子行销中心总经理自动车营业技术部副部长杨峥嵘表示,汽车电子是瑞萨闪存MCU的第一大应用领域(27%)。其中SH705x系列发动机控制系统已被全球21家整车厂商采用,2005年出货量1200万片。瑞萨正在计划将Flexray通信所必需的器件集成在一起推出单芯片解决方案。

瑞萨近期推出了两款新产品。分别为带USB接口的汽车数字音响平台SH7261以及CIS(汽车信息系统)平台SH7770。其中SH7261的亮点是能够在USB存储器中自动搜索音频文件(WMA/MP3/AAC),并通过软件解码库自动播放相应的音频文件。当然,SH7261也支持HDD以及SD等存储介质中音频文件的读取。整合了CPU、2D/3D加速器和必要I/O接口的SH7770(SH-Navi I)则是一款完整的CIS平台。该芯片最值得称道的是其强大的3D图形和2D图形处理能力。包括了用于2D加速的颜色渐变技术以及只有可视区域被绘制的3D图形加速器。这些都大大提高了CIS平台的图像处理能力。

随着传统3C市场的竞争日益白热化,半导体巨头们更加关注利润较高和稳定增长的汽车半导体市场,这也导致这一领域竞争的加剧。

但汽车电子市场在保持快速发展的同时,仍然蕴藏巨大潜力,汽车电子这一巨大潜力市场也为汽车电子厂商和半导体厂商提供了机会。可以预见,未来在政府、整车企业、电子系统配套厂商、半导体公司以及相关科研院所的共同努力下,新一代汽车在安全、娱乐、舒适、环保和节能方面都将获得长足的进步,并进而推动半导体产品在汽车中获得更多的应用。

关键字:设计  控制  散热  引擎

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